Hva er grunnene til den utmerkede motstandskraften overfor høy- og lavtemperatur hos silikongummi?

Årsaker til silikonkautsjukkens fremragende motstand mot høy- og lavtemperatur

Silikonkautsjuk (Silicone Rubber) er et polymermateriale hovedsakelig sammensatt av silikoksane (Si-O-Si)-bindinger. Det viser fremragende motstand mot både høy- og lavtemperatur, ved å opprettholde fleksibilitet ved ekstremt lave temperaturer og tåle langvarig eksponering for høye temperaturer uten betydelig aldring eller ytelsesnedgang. Nedenfor er de viktigste grunnene til silikonkautsjukkens fremragende motstand mot høy- og lavtemperatur:

1. Unik molekylær struktur

• Stabilitet i silikoksanbindinger (Si-O): Ryggraden i silikonkautsjuk består av alternerende silisium (Si) og oksygen (O) atomer, som danner silikoksan (Si-O-Si)-bindinger. Disse bindingene har en svært høy bindningsenergi (omkring 450 kJ/mol), mye høyere enn karbon-karbon (C-C)-bindinger (omkring 348 kJ/mol). Dette gjør silikoksanbindingene svært motstandsdyktige mot å bryte ved høye temperaturer, som bidrar til silikonkautsjukkens utmerkede termiske stabilitet.

• Stor bindingsvinkel: Bindingsvinkelen i silikoksanbindinger er relativt stor (omkring 140°), noe som gir molekylær kjede høy fleksibilitet. Denne store bindingsvinkelen hindrer molekylære kjeder fra å fryse ved lave temperaturer, slik at silikonkautsjuk kan opprettholde sin fleksibilitet og elastisitet selv i ekstrem kald.

• Lav glasovergangstemperatur (Tg): Glasovergangstemperaturen (Tg) for silikonkautsjuk er typisk omkring -120°C, mye lavere enn for de fleste organiske kautsjukker (som nitrikkautsjuk eller neopren). Dette betyr at silikonkautsjuk forblir mykt og elastisk ved veldig lave temperaturer, unngår sprøhet.

2. Svake Van der Waals-krefter

• Svake intermolekylære interaksjoner: Van der Waals-kreftene mellom silikonkautsjukmolekyler er relativt svake, noe som tillater molekylære kjeder å bevege seg fritt. Selv ved lave temperaturer fryser ikke molekylære kjeder på grunn av sterke intermolekylære interaksjoner, og dermed opprettholder god fleksibilitet.

• Lav kohesiv energitetthet: På grunn av de svake intermolekylære kreftene, har silikonkautsjuk en lav kohesiv energitetthet, noe som hindrer det fra å klebete sammen eller smelte ved høye temperaturer, og bevare mekaniske egenskaper.

3. Fremragende oksidasjonsmotstand

• Høy kjemisk stabilitet: Silikoksanbindingene i silikonkautsjuk er svært motstandsdyktige mot oksidasjon av oksygen og ozon, noe som gjør dem mindre utsatt for kjemisk nedbryting. I kontrast er karbon-karbon-bindinger mer utsatt for oksidasjon ved høye temperaturer, noe som fører til materiell aldring og ytelsesnedgang. Silikonkautsjukkens superiore oksidasjonsmotstand lar det tåle langvarig bruk i høytemperaturmiljøer uten betydelig nedbryting.

• Motstand mot UV-lys og ozon: Silikonkautsjuk viser også fremragende motstand mot ultralyd (UV)-lys og ozon, noe som forebygger nedbryting eller sprekking ved langvarig eksponering for utendørs forhold.

4. Lav varmekoeffisient for utvidelse

Liten termisk utvidelse: Silikonkautsjuk har en lav koeffisient for termisk utvidelse, omtrent halvparten til en tredjedel av konvensjonelle organiske kautsjukker. Dette betyr at silikonkautsjuk opplever minimal dimensjonsendring når det utsattes for temperaturvariasjoner, reduserer stress og deformasjon forårsaket av termisk utvidelse og inntrekning. Dette forbedrer ytterligere dens stabilitet og pålitelighet i ekstreme temperaturmiljøer.

5. Motstand mot kjemisk korrosjon

Bred kjemisk stabilitet: Silikonkautsjuk er høyst motstandsdyktig mot en rekke kjemikalier, inkludert syrer, baser og løsemidler, spesielt ved høye temperaturer. Dette gjør det egnet for industrielle anvendelser der det må tåle harske kjemiske miljøer samtidig som det beholder sine fysiske og mekaniske egenskaper.

6. Fremragende elektriske isolasjonsegenskaper

Høy dielektrisk styrke: Silikonkautsjuk har fremragende elektriske isolasjonsegenskaper, ved å opprettholde stabil dielektrisk styrke selv ved høy- og lavtemperatur. Dette gjør det bredt anvendt i kraft- og elektronikkbransjen, spesielt i applikasjoner som krever både temperaturmotstand og elektrisk isolasjon.

Anvendelsesområder

På grunn av disse fremragende egenskapene, brukes silikonkautsjuk vidt i følgende felt:

• Romfart: For produksjon av tetter, gasket og kabelomhylninger, som må yte pålitelig i ekstreme temperaturmiljøer.

• Bilindustri: For tetter, slanger og beskyttelse av kabelpakker i motorrom, hvor det kan tåle høy- og lavtemperaturer generert av motoren.

• Elektronikk: For isolerende materialer, tetter og termiske platelag, som må opprettholde elektrisk isolasjon og mekanisk ytelse ved ulike temperaturer.

• Byggindustri: For tette og vannavtette materialer, som kan brukes utendørs over lengre perioder, motstandsdyktig mot klimaendringer.

Oppsummering

Silikonkautsjukkens fremragende motstand mot høy- og lavtemperatur skyldes hovedsakelig dets unike molekylære struktur, svake intermolekylære krefter, superiore oksidasjonsmotstand og lav termisk utvidelseskoeffisient. Disse egenskapene lar silikonkautsjuk opprettholde fremragende mekanisk ytelse, fleksibilitet og elastisitet over et bredt temperaturintervall, gjør det egnet for ulike kravfulle driftsmiljøer.